به همت پژوهشگران ایرانی؛

حسگر‌های نانویی به کمک تعیین اندازه ویروس‌ها آمدند

پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس توانستند با استفاده از یک روش الکترومکانیکی و نوعی حسگر زیستی، اندازه‏ ویروس‏‌ها را در دمای بدن و آزمایشگاه تعیین کنند.

کد خبر: ۸۳۹۶۷۷

شنبه - ۲۳ فروردين ۱۳۹۹ / April 11, 2020

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس با همکاری یک محقق از دانشگاهی در انگلستان توانستند با استفاده از یک روش الکترومکانیکی و نوعی حسگر زیستی، اندازه‏ ویروس‏‌ها را در دمای بدن و آزمایشگاه تعیین کنند. این روش همچنین قادر است تعداد یک نوع خاص از زیست‏ ذره را در نمونه‌ی موردآزمایش مشخص کند.

مسعود سلطان ‏رضائی پژوهشگر دوره‌ی پسادکتری دانشگاه تربیت مدرس درباره این طرح پژوهشی گفت: تعیین اندازه‌ ذرات زیستی مختلف از مهم‏ترین مواردی است که دانشمندان و محققان سال‏ هاست به دنبال آن هستند. بدین منظور، تاکنون روش‏‌ها و وسایل گوناگونی ارائه شده است که هر کدام معایبی دارند. در این کار تحقیقاتی ما توانستیم روش جدیدی برای اندازه ‏گیری ویروس‏‌ها در دمای بدن و دمای آزمایشگاه معرفی کنیم. حسگر معرفی ‏شده، در آزمایشگاه‏‌های تشخیص طبی برای تعیین اندازه‌ی یک ویروس و یا تعداد ویروس ‏های موجود در نمونه‌ی موردآزمایش استفاده می‏ شود.

وی افزود: علاوه بر زیست ‏فناوری و مهندسی پزشکی، مدل ارائه ‏شده به عنوان آشکارساز در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز برای شناسایی و اندازه ‏گیری ذرات مختلف و یا در کلان‎شهر‌ها و کارخانه ‏ها برای اندازه ‏گیری میزان آلودگی ناشی از ذرات معلق در هوا می‏ تواند کاربرد داشته باشد. به منظور طراحی حسگر حاضر، از مفاهیم مهندسی مکانیک، مهندسی الکترونیک و علوم زیستی استفاده شده است.

سلطان رضایی در ادامه تشریح این تحقیق بیان کرد: گاهی تغییر اندازه‌ی بعضی از ذرات زیستی داخل بدن موجود زنده نشانگر بروز بیماری خاصی است. در صورتی که این بیماری به موقع تشخیص داده شود می ‏توان از پیشرفت آن جلوگیری کرد و حتی به درمان آن پرداخت. یکی از روش‏‌های تعیین انداز‌ه‌ی زیست‌ذرات موجود در خون، روش الکترومکانیکی است که در این تحقیق به معرفی آن به عنوان یک روش نوین و کارآمد پرداخته شده است. بعضی از نتایج تحقیق حاضر با نتایج تئوری و تجربی موجود اعتبارسنجی شده است. البته به منظور اطمینان خاطر از کلیه‌ی نتایج بایستی یک مدل آزمایشگاهی از میکروحسگر ساخته شود و در نمونه‏‌های مختلف خون یا دیگر سیالات، مورد آزمایش قرار گیرد.

به گفته وی، مهم‏ترین نتیجه‌ پژوهش حاضر این است که به کمک اعمال جریان الکتریکی و با تحلیل خصوصیات مکانیکی سامانه می‏ توان اندازه و یا تعداد ذرات را در انواع سیالات مشخص کرد. این امر وابسته به تحلیل پایداری حسگر و اندازه‏ گیری پارامتر‌های سامانه الکترومکانیکی است. در این راستا بایستی میزان تغییر شکل قسمت انعطاف ‏پذیر حسگر و ولتاژی که مرتبط با این مقدار تغییر شکل است اندازه‏ گیری و آنالیز شوند.

سلطان‌رضائی درباره ویژگی‌های نوآورانه مبتنی بر فناوری نانو این طرح گفت: با توجه به اندازه‌ی حسگر حاضر، خواصی در سامانه بروز می‏ کنند که آثار آن‌ها تنها در ابعاد نانو تأثیرگذار است و در ابعاد دیگر اهمیتی ندارند؛ مانند نیرو‌های بین مولکولی و خواص لایه‌ی سطحی. به علت اندازه‌ی بسیار کوچک ذرات زیستی که به دنبال تعیین دقیق سایز یا تعداد آن‌ها هستیم و با توجه به حساسیت و دقت موردنیاز برای حسگر، الزامی است که خواص تأثیرگذار در ابعاد نانو به طور کامل در نظر گرفته شوند.

وی در ادامه شرح ویژگی‌های این پژوهش عنوان کرد: در اینجا نیاز به استفاده از مواد خاصی برای انجام و یا تکرار هر آزمایش وجود ندارد و می ‏توان از حسگر، در آزمایش‏‌های متعدد بهره برد. همچنین مدت انجام آزمایش بسیار کوتاه است و نتایج به صورت آنی قابل‌مشاهده است. از سوی دیگر، با اندیشیدن تمهیدات مناسب، امکان تزریق این حسگر به داخل بدن موجودات زنده به علت اندازه‌ی بسیار کوچک آن وجود دارد. مزیت دیگر مدل ارائه‏ شده این است که نسبت به دما حساس است و اثرات تغییر دما بر پاسخ سامانه را منعکس می‏ کند. علاوه بر این، امکان تکمیل و توسعه‌ی حسگر حاضر و به‌کارگیری آن در صنایع مختلف وجود دارد. نتایج تحقیق اخیر می‏تواند پنجره‌ی جدیدی به روی پژوهشگران برای طراحی، تحلیل و مدل‌سازی حسگر‌های زیستی جدید بگشاید.

پژوهشگر دانشگاه تربیت مدرس با اشاره به منحصربه‌فردبودن این روش گفت: تحقیقات دیگری به منظور تعیین جرم ذرات زیستی در دنیا انجام شده است، ولی در زمینه‌ی تعیین اندازه‌ی ذرات مختلف به روش الکترومکانیکی تاکنون فعالیتی گزارش نشده است و این کار برای اولین‌بار در دنیا صورت گرفته است. تاکنون مدل ارائه‏ شده در مرحله‌ی طراحی و مدل‌سازی نظری بود که توانست این مرحله را با موفقیت پشت سر گذارد. این کار پیش از تجاری‏ سازی لازم است به صورت آزمایشگاهی ساخته و در نمونه ‎های مختلف آزمایش شود. با توجه به دقت، حساسیت و ابعاد مدل، ساخت آن نیاز به فناوری بالایی دارد که امیدواریم امکان ساخت آن در داخل کشور فراهم شود و ارگان‌های مربوطه از ساخت و تجاری‏ سازی آن حمایت کنند.

سلطان‌رضائی افزود: ین کار، گوشه ‏ای از یک پروژه‌ی کلان در زمینه‌ی حسگر‌های زیستی است. در ادامه ما قصد داریم حسگری طراحی کنیم که نه تنها قابلیت تعیین اندازه‌ی زیست ‏ذرات را داشته باشد، بلکه بتواند نوع آن‌ها را مشخص کند. این حسگر باید تا حد ممکن کوچک باشد و قابلیت تزریق به داخل بدن موجودات زنده را داشته باشد.

گفتنی است؛ مسعود سلطان‏ رضائی پژوهشگر دوره‌ی پسادکتری دانشگاه تربیت مدرس است که در زمینه‏ حسگر‌های زیستی، سامانه‌های میکروالکترومکانیکی، تحلیل پایداری دینامیکی ساختار‌ها و کنترل ارتعاشات وسایل نقلیه فعالیت می‏‌کند؛ همچنین با دانشگاه‏‌ها و مراکز علمی مختلفی از جمله دانشگاه اصفهان، دانشگاه آزاد اسلامی و چند دانشگاه بین ‏المللی، همکاری تحقیقاتی دارد. این کار پژوهشی با همکاری مهدی بداغی و امین فرخ‏ آبادی که به ترتیب هیئت علمی دانشگاه‏‌های ناتینگهام ترنت انگلستان و تربیت مدرس ایران هستند انجام شده است.